微生物生态系统的特点(微生物在生态系统中属于什么)

方精云

自2011年国务院学位委员会将生态学从生物学提升为一级学科以来，10多年过去了。新时代的生态学有什么特点？它的学科体系应该如何构建和完善？这些问题亟待梳理和解答。

“生态学”作为一个科学术语，最早是由德国动物学家恩斯特·海克尔于1866年提出的。他将生态学定义为“研究动物与其无机和有机环境之间整体关系的科学”。后来人们简单地把生态学定义为研究生物与环境关系的科学，强调生态学也研究一些与人类社会密切相关的环境和发展问题，如环境污染、全球变暖、生物多样性丧失等。

不同时期、不同学术背景的人对生态学的理解是不同的。生态学的定义大致可以分为三类。第一种观点认为，生态学是自然的经济学或自然历史的科学。第二种观点强调生态学是一门研究生物的分布和丰度的科学。第三种观点认为，生态学是研究生态系统结构和功能的科学。这种观点强调生态学只研究自然是不够的。必须与人相结合，研究人与自然、人与环境的关系。生态学的研究成果应该更多地应用于解决人类面临的各种环境和发展问题。

考虑到前人对生态学的理解和新时代生态学的特点，我们将生态学定义为研究宏观生命系统的结构、功能和动力学的科学。为人类认识自然、保护自然、利用自然提供了理论依据和解决方案。生命系统是指由生命体及其环境组成的复杂系统，包括细胞、器官、生物、群落、区域等层次。生物学和生态学都是研究生命系统的科学，但前者主要研究生物及其内部的生命活动，核心层次是从分子到个体层次，而生态学主要关注高于生物的生命系统，关注个体、种群、群落、生态系统、景观、生物圈等生命层次。

生态学之母是生物学，二者必然有着千丝万缕的联系，但又有着明显的区别。从服务于人类社会的角度来看，生物学的目的是阐明和调控生物体的生命规律。它有三种用途，即诊断和治疗疾病、增加作物产量和改善生活环境质量。从这个意义上说，生物学已经成为医学(疾病的诊断和治疗)、农学(作物产量的提高)和生态学(生活环境质量的改善)的基础学科。换句话说，生物学与生态学的关系，就像生物学与医学、农业的关系一样，是生态学的重要基础学科。

生态学主要研究更高层次的生命系统及其与环境系统的相互作用，因此它必须跨越许多学科。除生物学外，这些学科或分支还包括地理学、气候学、土壤科学、环境科学、资源科学、信息和遥感技术等。同时，生态学与经济学和社会学密切相关。从这个意义上说，生态学是一门与人类生存和社会发展密切相关的学科，是人类认识和改造世界的一种自然观。换句话说，生态学既是对自然的认识论，也是保护和改造自然的实践，是人类对自然的认识论和实践的统一。

20世纪中叶以来，人类经济活动的全球化深刻改变了人们的生产和生活方式，也产生了一系列重大的生态和环境问题。生态学必须正视和研究这些问题，这就要求生态学学科的内涵必须改变。这是由以下三个因素决定的。

一是生命科学发展趋势发生重大变化。现代生物学或生命科学的发展越来越微观，一些传统的宏观生物学方向逐渐萎缩甚至消亡。这对生命科学乃至整个自然科学的发展都是不利的，但却为生态科学的发展提供了重要的机遇。

第二，解决全球性生态问题迫切需要生态学拓展学科内涵。全球化产生了一系列全球性的生态和环境问题。传统生态学只研究生物与环境的关系，已经不能适应现代社会发展的需要。生态学应与时俱进，研究和解决新出现的生态和环境问题，以支持社会发展和满足国家的需要。

第三，中国社会发展和国家需求发生了巨大变化。生态文明建设的提出和实践，“五位一体”的总体布局和新发展理念，都需要生态学学科的理论支撑；“山、河、湖、草的生命共同体”、“清澈的水和葱郁的山是无价的财富”等概念，既是生态学的重要研究内容，也是国家和社会对生态学学科的新要求和新期待。生态学必须回应这一需求，发展成为生态文明建设的支撑学科和理论基础。

因此，我们需要根据这些新情况的变化来构建和设计生态学的学科体系。生态学要充分吸收现代生物学、地理学、资源科学、环境科学、信息科学等相关内容，建立更加完善的生态学学科体系，使生态学学科发展成为名副其实的一流学科。

生态学是一门交叉学科。由于生态学研究对象的复杂性和多样性，其分支有许多不同的划分方式。比如按照研究层次可以分为个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学、景观生态学。按生物类群可分为植物生态学、动物生态学、微生物生态学等。然而，如何全面准确地划分生态学两个学科，并反映其复杂的学科体系，是一项具有挑战性的工作。

在生态学独立成为一级学科的2011年，国务院学位委员会学科目录将生态学学科划分为生态科学、生态工程、生态管理三个二级专业。按照这个分类，“生态科学”专业属于理科类，“生态工程”专业属于工科类，“生态管理”专业属于管理学类。生态学横跨三个学科显然不合适。

对此，国务院学位委员会生态学科评估组经过反复讨论，提出了以下分支学科划分原则。第一，要明确生态学作为一级学科，不应该从属于任何现有的一级学科；第二，每两个学科都要有自己的标签，可以形成相对独立的专业方向；三、二级学科可进一步划分研究方向(或三级学科)；第四，在每两个学科方向(专业)上，应有独特的必修课程体系。

因此，我们提出了以下七个二级学科设置方案，即植物生态学、动物生态学、微生物生态学、生态系统生态学、景观生态学、恢复生态学和可持续生态学。

植物生态学:从多层次和多尺度研究植物及其与环境的关系。研究主要植物个体的分布、生长和适应，植物种群和群落的组成、结构和功能以及种间关系，植物在生态系统物质循环和能量流动中的作用，环境因子对植物的影响。

动物生态学:从多层次和多尺度研究动物及其与环境的关系。研究主要动物个体的行为和习性，它们与环境和其他生物的相互作用，动物种群的生长和调节，生物群落的组成和种间关系，以及动物在生态系统中的作用。

微生物生态学:研究微生物和其他生物与环境之间关系的学科。研究主要微生物的群落组成、多样性和功能，微生物的时间空分布和群落构建，微生物对环境变化的响应，微生物在生态系统中的作用。

生态生态学:对生态系统的结构、功能和动态的研究。研究主要生态系统的结构和功能，生态系统的物质循环和能量流动，生态系统的营养级和食物网结构，生态系统的服务功能，环境变化和人类活动对生态系统的影响。

景观生态学:研究景观的模式、过程、功能及其动态。研究主要景观与区域尺度上空之间的格局、尺度、生态过程，以及人与环境的关系。生态评价、生态规划和管理、生态景观设计都是景观生态学的研究领域。

恢复生态学:恢复和治理受损生态系统的理论、技术和方法。主要研究内容包括流域管理、污染水体修复、矿山植被和退化草地恢复、植树造林、外来物种清除、生境改造等。

可持续生态学:研究支持可持续发展和生态文明建设的生态学理论、方法和实践。研究重大社会经济发展的生态和资源约束和阈值，支持可持续社会经济发展的生态学原则和实践，以及生态/环境对人类行为、健康和福祉的影响。

七大学科涵盖了现代生态学的主要研究领域，不仅能够满足研究生态学基本理论问题的需要，而且能够为社会经济的可持续发展和生态文明建设提供理论依据和指导。

总之，新构建的生态学学科体系具有相对独立的知识体系和科学内涵，能够服务于国家和社会的需要，在整个科学体系中有其特定的地位，对整个科学体系有所贡献。(作者是中国科学院院士、云南大学校长、北京大学教授)

来源:中国科学杂志